See How Modeling and Simulation Is Used Across Industries
Multiphysics modeling and simulation drives innovation across industries and academia — as is evidenced by the many uses showcased in the technical papers and posters presented by engineers, researchers, and scientists at the COMSOL Conference each year.
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高压直流电缆终端和接头是直流电缆系统中的关键部件。我们团队设计开发了一种±200 kV高压直流充气插拔式电缆终端。该类型终端具有重量轻、安装时间短及爆炸风险低等优势。在设计过程中，我们依靠COMSOL Multiphysics，分别进行了电热耦合和机械应力仿真建模。其中电热耦合模型用于电场强度计算，而机械应力模型用于界面压强计算。利用该方法设计的高压直流电缆终端已成功通过型式试验，证明了该设计方法的可行性。后续的裕度实验进一步表明该系统具有充足的安全裕度，其在尺寸缩小和更高电压等级应用方面具有潜力。 Read More
本研究设计了一种模块化的多米诺磁谐振无线传能系统。WPT系统包含发射端模块、中继模块和接收端模块，其中发射和接收线圈与对应电路板分别封装于两端结构件当中。这种模块化的方式减少封装难度，并且不会减少绝缘子的绝缘距离。通过有限元模拟计算可知，两端模块化的结构不会对系统的磁场、电场和温度场造成明显影响。 通过comsol软件对WPT系统各部分进行了电-磁-热仿真计算，包括：（1）电磁感应热仿真，明确得到了PCB电路铜导线的尺寸设计参数；（2）电磁仿真，为线圈设计提供理论支撑和参数确定；（3）电场仿真，明确结构设计的可行性和可靠性。 Read More
随着社会进步和发展，能源紧缺的问题日益突出。生物柴油因十六烷值高、无毒、可再生等突出优势正成为新能源开发热点。微波辅助生物柴油制备反应时间短、能耗小、环境污染少，所以设计高效的微波反应釜制备生物柴油势在必行。 针对微波反应器在生产生物柴油时加热不均匀的问题，本文设计了一种可以明显改善微波加热均匀性的夹层釜式微波反应器。然后，再引入能改善物料流体传热的搅拌桨装置。通过电磁场、温度场和流场控制强化液体物料传质传热，进而促进生物柴油的制备。本文所有的仿真工作均通过COMSOL软件进行，分别是用于计算反应器内电磁场分布的“电磁波，频域（emw）”接口 ... Read More
引言：激光诱导间质肿瘤热疗法是一种可使生物组织局部地方凝结坏死的肿瘤疾病治疗方法，目前已经用于肝、脑等各部位的肿瘤治疗[1-2]。为了更好地进行肿瘤疾病的治疗，需要实时地对组织的温度和热损伤进行监控，而检测技术很难实现对肿瘤治疗过程的实时监测，故数值计算成为研究光热疗法的有力工具[2-6]。本模型将生物组织光传输的物理场与热传输的物理场相耦合，考虑组织光热参数随温度变化的情况，研究了肿瘤周围含有大动脉的情况时组织的温度分布随时间的变化情况，研究结果对指导临床医学肿瘤治疗有重要意义。 COMSOL Multiphysics® 的软件使用： 几何模型：如图1所示 ... Read More
引言：超流氦低温系统的正常运行离不开负压换热器，在此选用绕管式的负压换热器。其工况为 4.45K~2K 之间，低压侧绝对压力 3000Pa 左右。软件中用到的模块有 Livelink for Solidworks、Livelink for Excel、“非等温湍流 k-ε”接口。 结果：求解结果定性上正确，问题在于为了让换热器达到理想换热效果，需要更多匝数的绕管，对计算机要求很大，在该模型中只保留了 10 匝。 Read More
传统的微波加热存在加热不均匀加热效率低等问题，对此本文提出了一种微波四端口扫频加热模型。通过使用四个端口馈入能量和使用变化的频率来提高加热的均匀性和效率。微波加热的过程是一个电磁场与固体传热场相互耦合的过程，通过COMSOL软件与MATLAB软件的联合调用实现了四个微波馈口的频率时变微波加热的数值分析。并通过NPA的计算优化了网格，最终通过实验验证了仿真的准确性与可靠性。 仿真模型如图1所示，被加热的物质为45mm45mm15mm的土豆块，土豆块放置在腔体底部中央的聚四氟乙烯托盘上。微波四个侧面个连接BJ26波导，微波通过波导传输到腔体中 ... Read More
微波反应器因其具有的缩短脂交换反应时间、提高反应速率等优点，深受人们喜爱近年来，微波反应器在制备生物柴油的化学工艺中被广泛应用，，但在微波强化化学反应的实验研究和微波反应器的工程应用中还存在很多的限制因素，其中的较为突出的问题之一就是热点问题。为此，本文以中式尺寸下的微波反应器为研究对象，通过改变波导位置、功率大小以及添加搅拌等方式，利用 COMSOL Multiphysics® 软件对热点问题进行了探究。模拟参考了微波炉加热土豆和模块化搅拌器两个案例，运用软件中的微波加热接口以及机械旋转层流接口，对电磁场、温度场以及速度场进行多物理场的耦合计算。模拟结果表明 ... Read More
高温超导磁悬浮现象自发现以来,以其独特的无源自稳定优势被广泛应用于超导轴承、飞轮储能和轨道交通等领域。随着高速磁悬浮应用的发展和需求，关于高温超导磁悬浮在动态运行下的悬浮特性研究变得尤为重要。本文借助COMSOL Multiphysics软件，耦合AC/DC模块和传热模块，基于磁场强度H法和非线性幂指数E-J关系，建立了悬浮于环形永磁轨道上方的高温超导块材三维实体模型。通过设置轨道的上下振动来模拟超导块材高速运行下受到的轨道不平顺带来的交变磁场的影响。仿真以高温超导块材磁-热-力耦合特性为切入点，研究了在变化外磁场下超导块材悬浮性能及其内部温度变化情况 ... Read More
当一定波长的电磁波照射到金纳米颗粒上时会引发局域表面等离子共振（LSPR）现象，这一现象将增强金纳米颗粒对入射电磁波的吸收，纳米颗粒将吸收的电磁能量转化为热能，温度升高，以纳米颗粒作为热源可以实现微纳米尺度上的精细温度调控。 本文通过广义多粒子Mie理论（GMM）计算在非独立散射的情况下，金纳米颗粒球多聚体的辐射吸收特性；然后基于COMSOL传热模块，考虑颗粒间的近场辐射换热现象，对包含多聚体颗粒的微尺度空间温度进行了模拟计算，讨论可见到近红外波段辐照条件下纳米颗粒多聚体及其周围几百纳米范围内基体介质的温度分布情况。 通过对金纳米颗粒球组成的多聚体的计算 ... Read More
基于 Level-Set 界面跟踪方法建立了激光熔覆过程的三维瞬态数值模型，研究了瞬态熔化和凝固过程中传热传质的演化规律。该模型使用 Level-Set 方法跟踪熔池气/液界面，采用焓－多孔度（enthalpy-porosity）方法得到了固/液界面之间的糊状区，并考虑了质量添加、材料熔化/凝固、热毛细效应（Marangoni效应）、浮力效应、活性元素质量传输等对熔池流动和界面的影响。通过该模型，具体分析了质量添加、力和界面平衡条件对熔池气/液界面的影响，以及由熔池温度/浓度分布引起的热毛细效应、金属材料的熔/凝过程和熔池流动形式对熔池固/液界面的影响。结果表明 ... Read More